Primera detección láser de desechos espaciales a plena luz del día

Un láser verde visible brilló desde la estación terrestre óptica (OGS) de la ESA. 
Parte del Observatorio del Teide, el OGS está ubicado a 2400 m sobre el nivel del mar en la isla volcánica de Tenerife. Es utilizado para el desarrollo de sistemas de comunicación óptica para el espacio, para estudios de desechos espaciales y NEOs y experimentos de comunicación cuántica.
Crédito imagen: IAC / Daniel López
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La tecnología láser permite medir desde la Tierra la posición de la basura espacial, proporcionando información clave para evitar colisiones en el espacio. No obstante, hasta ahora presentaba una grave carencia.

Antes, los láseres solo podían utilizarse para medir la distancia a los desechos espaciales durante las pocas horas crepusculares. Situación en que la estación de telemetría en la Tierra se hallaba en la oscuridad, pero los desechos espaciales reflejan los últimos rayos del Sol.

La Luna brilla más cuando se encuentra bañada en luz mientras es de noche en la Tierra. Del mismo modo, la basura espacial es más fácil de detectar cuando refleja la luz solar y se ve desde un lugar oscuro.

Los desechos se sitúan mucho más cerca de nuestro planeta que la Luna. Entonces, la ventana temporal durante la cual están iluminados mientras los observadores en la Tierra permanecen a oscuras, es muy pequeña.

Ahora, un estudio reciente ha demostrado que es posible utilizar láseres a plena luz del día para determinar la distancia a los objetos. Este nuevo método de telemetría láser ayudará a predecir con mayor precisión las órbitas de los desechos espaciales. Mejorará sustancialmente el tiempo disponible para las observaciones para mantener a salvo satélites y naves de gran valor.

Esta animación muestra diferentes tipos de objetos de desechos espaciales y diferentes tamaños de desechos en órbita alrededor de la Tierra.
Para objetos de escombros mayores de 10 cm, los datos provienen del Catálogo de Vigilancia Espacial de EE. UU. La información sobre los objetos de escombros de menos de 10 cm se basa en un modelo estadístico de la ESA. Ver explicación del código de colores
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Crédito: ESA – European Space Agency.

Viendo lo invisible

Empleando una combinación especial de telescopios, detectores y filtros de luz a longitudes de onda específicas, los investigadores hicieron un hallazgo. Han descubierto que realmente es posible aumentar el contraste con respecto al cielo diurno, revelando así objetos que antes estaban ocultos a la vista.

“Estamos acostumbrados a pensar que las estrellas solo pueden verse de noche, y algo parecido sucedía con la observación de desechos por telescopio. Solo que la ventana temporal para mirar objetos en órbita baja era mucho menor”, explica Tim Flohrer. Él es responsable de la Oficina de Desechos Espaciales de la ESA.

“Gracias a esta nueva técnica podremos seguir objetos hasta ahora invisibles, ocultos en el cielo azul. Lo que significa que podremos trabajar durante todo el día con telemetría láser para contribuir a la prevención de colisiones”.

Bailando en la oscuridad del espacio

La basura espacial, un problema cada vez más grave.
Crédito: Spacejunk3D, LLC.

Nuestro planeta está envuelto en un velo formado por millones de pequeños fragmentos peligrosos, consecuencia de lanzamientos espaciales y explosiones y colisiones en órbita.

A ellos se les suman cientos de naves y cohetes que fallaron o fueron abandonados y que ahora orbitan sin control por el espacio.

Hasta un fragmento milimétrico, viajando a unos siete kilómetros por segundo, puede dañar un satélite al impactar con él. Mientras que la colisión con una nave “muerta” o un residuo de gran tamaño podría acabar con una misión operativa.

Así, es importante saber la ubicación de los fragmentos de basura espacial para poder esquivarlos, pero obtener la información no es sencillo.

La telemetría láser es una tecnología de sobra probada que emplea un láser en la Tierra para enviar pulsos de luz a un satélite que transporta un reflector.

Al medir cuánto tarda la señal en regresar a un telescopio en la Tierra, el tiempo del recorrido de ida y vuelta permite determinar con precisión la distancia al satélite.

Concepto para un futuro sistema de vigilancia de desechos espaciales que emplee tecnología óptica, de radar y láser terrestre, así como instrumentos de reconocimiento en órbita.
Crédito: ESA/Alan Baker, CC BY-SA 3.0 IGO

Por desgracia, son pocos los satélites que pueden llevar un retrorreflector que permita reflejar fácilmente la luz y devolverla a la Tierra. El cálculo de la distancia a tales objetos se demostró hace tan solo unos años, aunque el desarrollo de las tecnologías afines está progresando rapidísimo.

Detección de desechos a plena luz del día

Durante una serie de ensayos recientes se empleó esta tecnología para observar cuarenta objetos distintos. También se observaron estrellas unas diez veces más débiles que las que pueden verse a simple vista. Destacaron en el cielo azul y pudieron verse por primera vez en mitad del día, algo imposible hasta entonces.

“Estos resultados ampliarán significativamente los tiempos de observación de la basura espacial en un futuro próximo”, apunta Michael Steindorfer, de la Academia Austriaca de Ciencias.

 
Láser de la Estación óptica Terrestre de Tenerife. La imagen es una exposición múltiple que también incluye el volcán Teide de Tenerife y la Vía Láctea de fondo. Ver usos del observatorio.
Crédito: IQOQI Vienna, Austrian Academy of Sciences.

“En última instancia, esto significa que podremos conocer mejor la población de desechos espaciales, lo que nos permitirá aumentar la protección de las infraestructuras espaciales europeas”.

El desarrollo ulterior de estas tecnologías es uno de los principales objetivos del programa Seguridad Espacial de la ESA, que incluye el establecimiento de una red de estaciones de telemetría láser para basura espacial. 

Una nueva instalación cerca de la conocida Estación Óptica Terrestre de la ESA en las islas Canarias está en espera de implantación. Funcionará como “banco de pruebas” de tecnologías de telemetría láser, así como para el desarrollo de conceptos de redes.

Fuente: ESA – European Space Agency.

Publicado: Agosto 6, 2020.

El «paper»:

Daylight space debris laser ranging. Michael A. SteindorferGeorg Kirchner, et al. Nature Communications volume 11, Article number: 3735 (2020) .

 

Material relacionado

La noticia presentada en otro medio:

Sitios sobre el tema de «Desechos Espaciales» de la Agencias:

Los sitios y páginas a continuación poseen recursos (artículos, links, multimedia, libros, etc.) sobre el tema.

Otros artículos:

El Real Observatorio de la Armada Española, en San Fernando (Cádiz), realiza el control y seguimiento de satélites inutilizados y otros objetos para prevenir colisiones.

Daños por impacto de micrometeoritos
El Transbordador Endeavour tuvo un gran impacto en su radiador durante STS-118. 
El orificio de entrada mide aproximadamente 1⁄4 de pulgada y el orificio de salida es dos veces más grande. El daño fue causado por un objeto de tamaño milimétrico.
Crédito:
NASA
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El problema de los impactos de micrometeoroides y desechos orbitales (MMOD) en la ISS. El riesgo para los astronautas en las EVAs
Astronauts Steven L. Smith and Rex J. Walheim Conduct Repairs During the STS-110 Mission.
Crédito: NASA
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Estos no son nada nuevo. Se han observado hoyos y pequeños cráteres durante las inspecciones posteriores al vuelo de los orbitadores del transbordador espacial. Pero esta es la primera vez que hemos escuchado hablar de daños causados ​​por pequeños impactos en el exterior de la Estación Espacial Internacional.

Curiosidades

El incidente entre los Satélites de ESA y Space X
Conjunción prevista entre Aeolus y Starlink 44.
Crédito:
ESA.

En lo que parecía un “juego de la gallina” espacial, dos satélites que se dirigían uno hacia el otro tenían que decidir cuál se movería primero.

Después de una advertencia del sistema de seguimiento del Comando Espacial de EE. UU., La Agencia Espacial Europea (ESA) se vio obligada a mover su nave espacial de estudio del viento Aeolus el 2 de Septiembre, 2019.

Impresión artística de ADM-Aeolus en órbita. 
Cortesía: ESA
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Esto fue para evitar una posibilidad percibida de colisión con un satélite de comunicaciones Starlink (Starlink 67, algunas fuentes lo llaman «Starlink 44») después de que su propietario, SpaceX, no pudo moverlo y aparentemente no respondió a los correos electrónicos. El siguiente artículo lo presenta:

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